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Journal of Zhejiang University SCIENCE C

ISSN 1869-1951(Print), 1869-196x(Online), Monthly

2019 Vol.20 No.2 P.141-306

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Research Articles

Adaptive network fuzzy inference system based navigation controller for mobile robot

Panati Subbash, Kil To Chong

DOI: 10.1631/FITEE.1700206 Downloaded: 3855 Clicked: 8376 Cited: 0 Commented: 0(p.141-151) <Full Text>

Chinese summary   <30>  基于自适应网络模糊推理系统的移动机器人导航控制器

摘要：在障碍物高度杂乱的未知环境中自主导航是移动机器人研究的一个基本问题。提出一种基于自适应网络模糊推理系统（ANFIS）的差分驱动移动机器人导航控制器，用超声波传感器捕捉移动机器人周围的环境信息。设计了一个基于模糊逻辑的导航控制器，用于获取数据集训练ANFIS控制器。在移动机器人导航过程中，考虑到环境噪声对传感器读数的影响，将加性高斯白噪声添加到传感器读数中并反馈给已训练的ANFIS控制器。在3种不同环境下对移动机器人进行导航，评价该导航控制器的鲁棒性。通过与已有移动机器人导航控制器（如神经网络、模糊逻辑）比较行程长度、行程效率、弯曲能量，验证ANFIS控制器性能。仿真结果表明，与其他控制器相比，ANFIS控制器具有更好性能，能够在不同环境中顺利导航且不与障碍物发生碰撞。

关键词组：自适应网络模糊推理系统；加性高斯白噪声；自主导航；移动机器人

Systematic exploration of signal-based indicators for failure diagnosis in the context of cyber-physical systems

Santiago Ruzi-arenas, Zoltán Rusák, Imre Horváth, Ricardo Mejí-gutierrez

DOI: 10.1631/FITEE.1700277 Downloaded: 2437 Clicked: 7174 Cited: 0 Commented: 0(p.152-175) <Full Text>

Chinese summary   <27>   系统探索用于信息物理系统故障诊断的基于信号的指标

摘要：某些关键任务系统（MCS）的故障可能导致生命损失、环境破坏和（或）成本升高。因此，识别新故障和定期维护是保证MCS可靠运行的关键。依据实际生产过程中的指标来判断，是一种实用的故障识别和预测方法。基于监测系统特定运行模式下通用信号特征的统计变化，旨在开发一种主动故障诊断和预测方法。本文提出一种基于系统信号表现的故障识别新方法，利用了系统运行模式的动态管理，以及多源异构信号源的同步处理与表征。通过研究不同操作模式下的系统性能，提高故障诊断和预测的可靠性。通过正常与故障运行之间的信号特征统计偏差组成的故障指标矩阵，推断故障及其生成机理；提出"故障指标"概念，用作信息物理系统中即插即用的故障诊断与预测。实验结果表明该方法可以自动诊断MCS中的故障，为预防性维护决策支持系统的开发提供了支撑。

关键词组：故障指标；故障分类；故障检测和诊断；复杂系统

Double-authentication-preventing signatures revisited: new definition and construction from chameleon hash

Fei Li, Wei Gao, Gui-lin Wang, Ke-fei Chen, Chun-ming Tang

DOI: 10.1631/FITEE.1700005 Downloaded: 2871 Clicked: 8177 Cited: 0 Commented: 0(p.176-186) <Full Text><PPT> 1732

Chinese summary   <26>  再议防二重认证签名：新定义和基于变色龙哈希的构造

摘要：防二重认证签名（DAPS）是在ESORICS2014会议上提出的一种新型电子签名。防二重认证性质指同一主题上两个不同消息的签名可以用来摧毁整个签名体系。其提出者已指出防二重认证签名的几个潜在应用场景，比如，在数字证书领域，可以提供针对证书颁发机构（CA）的自我约束体制，使其不敢违规提供假冒证书。本文主要考虑防二重认证签名的基础性质。提出一种适度弱化条件的新定义，同时为刻画防二重认证性质而保持足够性质强度。提出带密钥泄露的可逆变色龙哈希函数的新密码原型。提出防二重认证签名方案的通用构造，同时基于带密钥泄露的可逆变色龙哈希函数性质给出安全性证明。在此通用型防二重认证签名方案框架下，分别基于整数分解、不对称密码算法（RSA）和狄菲-赫尔曼计算（CDH）假设构造了3个具体的防二重认证签名方案。这些方案比现有的防二重认证签名方案效率更高。相比现有方案，分别基于RSA和CDH的两个新方案不再依赖可信系统建立模型。

关键词组：防二重认证签名；变色龙哈希函数；数字签名；可证明安全；权威信任层次

Paper evolution graph: multi-view structural retrieval for academic literature

Dan-ping Liao, Yun-tao Qian

DOI: 10.1631/FITEE.1700105 Downloaded: 2692 Clicked: 7458 Cited: 0 Commented: 0(p.187-205) <Full Text><PPT> 1668

Chinese summary   <31>  论文演化图：学术文献多视角结构化检索

摘要：学术文献检索关注于选取最可能符合用户信息需求的论文。目前大部分检索系统局限于输出相关文献列表，而这些检出文献相互独立。本文旨在揭示检索结果的相互关系。提出一种为学术文献建立结构化检索结果的方法，称为论文演化图（PEG）。PEG采用多个演化链描述查询输入信息在不同主题方向的演化情况。通过论文作者、参考文献引用、论文内容信息这3个视角，PEG能够发现文献之间各种潜在关系，并多视角展示文献演化过程。该文献检索系统支持关键词、单篇论文、双论文3种查询方式。PEG构造主要有3个步骤：首先，采用元图分解法把文献软聚合为多个群落，获取每篇论文的主题分布；其次，从与查询相关的文献群落中提取主题连贯性演化链。每条演化链反映查询信息的某一视角；最后，提取的演化链组合形成论文演化图，可以覆盖查询涉及的所有主题。基于真实文献数据库的实验结果表明，该方法能够建立对用户有意义的论文演化图。

关键词组：论文演化图；学术文献检索；元图分解；主题连贯性

Automatic image enhancement by learning adaptive patch selection

Na Li, Jian Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1700125 Downloaded: 2679 Clicked: 6522 Cited: 0 Commented: 0(p.206-221) <Full Text><PPT> 1538

Chinese summary   <27>   基于学习自适应区域选择的自动增强图像

摘要：如今数码相机被广泛用于日常摄影。然而，部分照片缺乏细节，需要增强处理。很多现有图像增强算法基于局部区域，而且同一图像所选区域尺寸通常是固定的。用户需手工选择合适的区域尺寸获取最佳图像增强效果。提出一种基于自适应区域选择的自动增强图像算法。该算法采用明暗两个通道，解决各类图像曝光问题。对网上爬取的大量自然图像统计分析获取阈值，自动选择用于通道提取的区域尺寸。该方法可自动增强模糊或者曝光不足/背光的图像，无需任何用户交互。实验结果表明，该算法对现有基于区域的图像增强算法有显著改进。

关键词组：图像增强；对比度增强；暗通道；明通道；自适应区域处理

RepoLike: a multi-feature-based personalized recommendation approach for open-source repositories

Cheng Yang, Qiang Fan, Tao Wang, Gang Yin, Xun-hui Zhang, Yue Yu, Hua-min Wang

DOI: 10.1631/FITEE.1700196 Downloaded: 2426 Clicked: 6722 Cited: 0 Commented: 0(p.222-237) <Full Text><PPT> 1560

Chinese summary   <30>   RepoLike:一种基于多特性的开源代码仓库个性化推荐方法

摘要：随着软件协同开发与社交网络深度融合，社会化编程代表一种新型的软件生产与创造范式。由于其良好的灵活性和开放性，开源社区吸引了大量外部贡献者，他们在开源开发中扮演着重要角色。然而，在线开源开发是一项全球化、分布式的合作工作，如不加以监督，贡献过程可能导致效率低下。贡献者需花费大量时间从社区数千个开源项目中找到合适的项目或任务。本文提出一种名为"RepoLike"的新方法，为开发人员推荐基于线性组合和学习排序的开源项目。使用项目受欢迎程度、项目间技术依赖关系和开发人员间的社会关系来度量开发人员与给定开源项目间的相关性。实验结果表明，该方法在推荐20个候选者时可达25%以上命中率，这意味着它可以向贡献者推荐紧密相关的开源仓库。

关键词组：社会化编程；开源软件；个性化推荐；GitHub

Design and implementation of a novel enterprise network defense system by maneuvering multi-dimensional network properties

Yang Chen, Hong-chao HU, Guo-zhen Cheng

DOI: 10.1631/FITEE.1800516 Downloaded: 2800 Clicked: 8182 Cited: 0 Commented: 0(p.238-252) <Full Text><PPT> 1931

Chinese summary   <27>   基于多维动态网络属性的新型企业网防御系统的设计与实现

摘要：虽然周界安全模型在内部主机可靠时足够有效，但是随着企业采用移动和云技术，如自带设备（BYOD），该模型难以为继。有针对性的高级网络攻击通常采用网络杀伤链，例如，基于网络扫描技术收集潜在目标信息。本文提出一种"隔离和动态"网络防御方法，切断潜在杀伤链，降低攻击者收集信息的可用性。首先，通过网络隔离构建一个零信任网络环境，操纵多维网络属性跳变，使攻击者无法获得目标主机的特征和位置；其次，为企业网络提出一种基于软件定义的主动网络防御解决方案（SPD），并设计了一个通用框架，在不显著影响网络性能条件下，策略性地操纵IP地址、网络端口、域名和路径的协同跳变；然后，通过软件定义网络控制器（OpenDaylight）实现SPD概念验证系统；最后，搭建实验平台验证系统防扫描、防窃听和防拒绝服务（DoS）攻击的能力。结果表明，该系统可以显著降低网络侦察扫描信息的可用性，阻止网络窃听，并大幅增加攻击者的网络攻击成本。

关键词组：企业网防御；软件定义网络；多维跳变

Intertidal area classification with generalized extreme value distribution and Markov random field in quad-polarimetric synthetic aperture radar imagery

Ting-ting Jin, Xiao-qiang She, Xiao-lan Qiu, Bin Lei

DOI: 10.1631/FITEE.1700462 Downloaded: 2669 Clicked: 8483 Cited: 0 Commented: 0(p.253-264) <Full Text><PPT> 1797

Chinese summary   <28>   基于广义极值分布和马尔科夫随机场的全极化合成孔径雷达图像潮间带区域地物分类方法

摘要：考虑到潮汐波动的复杂性和剧烈性，合成孔径雷达（SAR）图像的潮间带区域地物分类是一个重要且具有挑战性的问题。潮间带区域地物分类难点在于，潮间带有很大比例区域经常被海水淹没，使得利用空间信息的统计建模方法常常失效。考虑到极化熵和各向异性在潮间带特征描述中的重要作用，提出一种新的无监督地物分类算法。该算法将广义极值分布模型（GEV）的极化特征与马尔可夫随机场（MRF）的平滑滤波结合，并加入拟合优度检验，以确定统计模型各组成部分的显著性。将极化熵和各向异性的分类结果有效结合，得到最终分类结果。最后，基于中国高分三号SAR卫星获得的全极化数据进行实验，实验结果证明所提方法的可行性和优越性。

关键词组：潮间带区域地物分类；极化合成孔径雷达；有限混合模型；马尔可夫随机场；广义极值分布模型

Collaborative learning via social computing

Ricardo S. Alonso, Javier Prieto, Óscar García, Juan M. Corchado

DOI: 10.1631/FITEE.1700840 Downloaded: 3276 Clicked: 6232 Cited: 0 Commented: 0(p.265-282) <Full Text><PPT> 1626

Chinese summary   <29>  社会计算下的协作学习

摘要：技术的引入使得教育创新极大地丰富起来，从而形成新的学习模型，其中，信息来自于多源，协作在学生之间产生。教育创新中一个有吸引力的挑战在于从社会计算视角设计协作学习活动，这里的协作不限于学生之间，也包括学生与机器的交互。与此同时，现阶段极其缺少工具，为学习的全过程而非学习任务的某些方面提供支持。为此，本文提出并评估支持协作学习的上下文感知构架（CAFCLA）。CAFCLA是一个覆盖协作学习全过程活动开发的灵活架构，可以利用上下文信息和社交互动。应用于某个博物馆的一个协作式WebQuest实验案例表明，使用社会计算可以改善学习过程，促进协作，增强关系，增加参与度。

关键词组：上下文感知；协作学习；社会计算；虚拟组织；无线传感器网络；实时定位系统

TODIM and TOPSIS with Z-numbers

Renato A. Krohling, André G. C. Pacheco, Guilherme A. dos Santos

DOI: 10.1631/FITEE.1700434 Downloaded: 3095 Clicked: 6493 Cited: 0 Commented: 0(p.283-291) <Full Text>

Chinese summary   <28>  基于Z数的TODIM与TOPSIS方法

摘要：提出一种针对多标准决策问题处理Z数的方法。使用模糊数A和B的有序对Z=(A,B)定义Z数，其中A是兴趣变量的语言值，B是A的概率测度语言值。人类通过自然语言进行交流，使用这样的句子如"从家到大学大约需要半小时"。将Z数转化为模糊数，Z-TODIM和Z-TOPSIS分别是模糊TODIM和模糊TOPSIS的直接扩展。将提出的方法应用于两个案例并与使用精确数的标准方法比较，结果证明其可行。

关键词组：多标准决策；TODIM；TOPSIS；模糊数；Z数

Aircraft safety analysis based on differential manifold theory and bifurcation method

Chi Zhou, Ying-hui Li, Wu-ji Zheng, Peng-wei Wu

DOI: 10.1631/FITEE.1700435 Downloaded: 2631 Clicked: 8127 Cited: 0 Commented: 0(p.292-299) <Full Text><PPT> 1684

Chinese summary   <29>   基于微分流形理论和分岔理论的飞机安全性分析

摘要：失控（LOC）被认为是导致世界范围内致命飞机事故的主要原因之一。减少飞机失控对于提高飞行安全意义重大。虽然目前航空界对失控的定义还比较模糊，但研究表明失控通常与飞行状态超出安全包线、飞机动力学的非线性影响以及飞行机组人员不当操纵有关。本文主要针对飞机动力学的非线性影响和驾驶员不当操纵导致的失控展开研究，利用分岔分析方法确定飞行状态的失速点和分岔点。研究结果表明，驾驶员操纵过度将直接导致飞机失速。此外，飞行状态接近飞行包线边界时，驾驶员的操纵会变得特别敏感，稍微改变操纵指令就可能导致飞行状态超出安全包线。即使在某个操纵指令下存在稳定平衡状态，飞行状态仍可能处于安全包线之外。为提升飞行安全，引入微分流形理论确定安全包线。以NASA的通用模型作为案例展开研究。

关键词组：失控；安全包线；飞机动力学；分岔分析；微分流形理论

Polarization multiplexing based duplex radio-over-fiber link for millimeter wave signal transmission to a ring of multiple radio access units

Tayyab Mehmood, Hina Qayyum, Salman Ghafoor

DOI: 10.1631/FITEE.1700056 Downloaded: 3062 Clicked: 7978 Cited: 0 Commented: 0(p.300-306) <Full Text><PPT> 1674

Chinese summary   <28>  基于偏振复用传输毫米波信号至无线接入单元圈的双工光载无线通信链路研究

摘要：提出一种光纤无线（RoF）分布式天线系统（DAS）结构，将毫米波信号传输至4个不同的无线接入单元（RAU），RAU为环形拓扑结构。每个RAU接收下行和上行两个方向的128 Mb/s双重数据。偏振复用多波长信号源发射射频信号。使用远程外差检测每个RAU产生的25 GHz毫米波信号。该结构在保持良好误码率（BER）的同时提供更高覆盖率。

关键词组：光纤无线电；毫米波；无线电接入单元

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